Ключові слова
малосигнальна стійкість
відновлювальні джерела енергії
електрична енергія
електрична мережа
Як цитувати
Анотація
Проведено уточнення межі та структури малосигнальної стійкості в загальній класифікації стійкості енергосистем. Запропоновано розширену класифікацію малосигнальної стійкості, що дозволяє більш точно та структуровано оцінювати реакцію енергосистеми на малі збурення в умовах високого проникнення відновлюваних джерел енергії. Нова класифікація допомагає систематизувати різні типи малосигнальних відхилень і визначити їхній вплив на статичну стійкість, що підвищує точність аналізу та полегшує вибір адекватного інструментарію для моделювання. Проведено детальний порівняльний аналіз сучасних підходів до моделювання статичної та малосигнальної стійкості, включно з класичними математичними методами, статистичними техніками та інструментами штучного інтелекту. Встановлено, що методи Стохастичного поверхневого відгуку, імітаційного моделювання Монте-Карло та глибинного навчання (Long Short-Term Memory, Convolutional Neural Network, Transformers) демонструють найвищу ефективність за умов зростання частки відновлюваних джерел енергії, оскільки здатні працювати з нелінійними режимами та невизначеністю, що притаманна таким системам. Застосування інтелектуальних методів у поєднанні з традиційними математичними моделями створює більш повну картину поведінки енергосистем за малих збурень та дозволяє отримати значно точніші результати оцінки стійкості. Запропонована класифікація малосигнальної стійкості разом із проведеним аналізом методів моделювання формує цілісний підхід, який може бути використаний для покращення діагностики, прогнозування та оцінювання стабільності сучасних енергосистем із високим рівнем інтеграції відновлювальних джерел.
Посилання
International Renewable Energy Agency (IRENA), “Renewable capacity statistics 2025,” Abu Dhabi, Mar. 2025. [Online]. Available: https://www.irena.org/Publications/2025/Mar/Renewable-capacity-statistics-2025
“Renewable energy targets.” Energy - European Commission. [Online]. Available: https://energy.ec.europa.eu/topics/renewable-energy/renewable-energy-directive-targets-and-rules/renewable-energy-targets_en
S. R. Sinsel, R. L. Riemke, and V. H. Hoffmann, “Challenges and solution technologies for the integration of variable renewable energy sources—a review,” Renewable Energy, vol. 145, pp. 2271–2285, Jan. 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.06.147
Q.-H. Wu et al., “Control and stability of large-scale power system with highly distributed renewable energy generation: Viewpoints from six aspects,” CSEE Journal of Power and Energy Systems, vol. 9, no. 1, pp. 8–14, 2023, doi: https://doi.org/10.17775/cseejpes.2022.08740
P. Kundur et al., “Definition and classification of power system stability IEEE/CIGRE joint task force on stability terms and definitions,” IEEE Transactions on Power Systems, vol. 19, no. 3, pp. 1387–1401, Aug. 2004, doi: https://doi.org/10.1109/tpwrs.2004.825981
N. Hatziargyriou et al., “Definition and classification of power system stability revisited & extended,” IEEE Transactions on Power Systems, vol. 36, no. 4, pp. 3271–3281, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/tpwrs.2020.3041774
J. S. Ali, Y. Qiblawey, A. Alassi, A. M. Massoud, S. M. Muyeen, and H. Abu-Rub, “Power system stability with high penetration of renewable energy sources: Challenges, assessment, and mitigation strategies,” IEEE Access, vol. 13, pp. 39912–39934, Feb. 2025, doi: https://doi.org/10.1109/access.2025.3546491
E. Grebe, M. Lösing, and H.-J. Haubrich, “Stabilitätsaspekte bei Ausdehnung von Verbundnetzen,” VDE Berichte Nr. 1245, 1996.
Moeller & Poeller Engineering (M.P.E.) GmbH and M. Pöller, “System stability in a renewables-based power system,” Tübingen, Report P14738, 2024. [Online]. Available: https://www.agora-energiewende.org/fileadmin/Projekte/2023/2023-32_EU_System_stability/P14738_Agora_Stabilität_V7_Report_Poeller_Final.pdf
B. Yuan, M. Zhou, G. Li, and X.-P. Zhang, “Stochastic small-signal stability of power systems with wind power generation,” IEEE Transactions on Power Systems, vol. 30, no. 4, pp. 1680–1689, Jul. 2015, doi: https://doi.org/10.1109/tpwrs.2014.2353014
S. Wei, Y. Zhou, and Y. Huang, “Synchronous motor-generator pair to enhance small signal and transient stability of power system with high penetration of renewable energy,” IEEE Access, vol. 5, pp. 11505–11512, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/access.2017.2716103
Z. Zeng, J. Zhao, Z. Liu, L. Mao, and K. Qu, “Stability assessment for multiple grid-connected converters based on impedance-ratio matrix and Gershgorin’s Theorem,” International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 138, Jun. 2022, Art. no. 107869, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2021.107869
D.-J. Lee and L. Wang, “Small-Signal stability analysis of an autonomous hybrid renewable energy power generation/energy storage system part I: Time-domain simulations,” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 23, no. 1, pp. 311–320, Mar. 2008, doi: https://doi.org/10.1109/tec.2007.914309
O. F. Butkevych et al, Zabezpechennia stiikosti enerhosystem ta yikh obiednan [Ensuring the stability of power systems and their interconnections]. Kyiv: Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2018. (in Ukrainian)
D. Sun, H. Liu, M. Gong, Z. Chen, and P. Hart, “A stability analysis tool for bulk power systems using black-box models of inverter-based resources,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 59, no. 6, pp. 7318–7327, 2023, doi: https://doi.org/10.1109/tia.2023.3301488
F. ALJowder, “Analysis of damping and synchronizing torques and transient stability of power system with PV power station operating in different control modes,” in 2024 12th International Conference on Smart Grid (icSmartGrid), Setubal, Portugal, May 27–29, 2024. IEEE, 2024, pp. 647–653, doi: https://doi.org/10.1109/icsmartgrid61824.2024.10578204
W. Huang, D. J. Hill, and X. Zhang, “Small-Disturbance voltage stability of power systems: Dependence on network structure,” IEEE Transactions on Power Systems, vol. 35, no. 4, pp. 2609–2618, Jul. 2020, doi: https://doi.org/10.1109/tpwrs.2019.2962555
X. Xu, Z. Yan, M. Shahidehpour, H. Wang, and S. Chen, “Power system voltage stability evaluation considering renewable energy with correlated variabilities,” IEEE Transactions on Power Systems, vol. 33, no. 3, pp. 3236–3245, May 2018, doi: https://doi.org/10.1109/tpwrs.2017.2784812
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право (c) 2025 Костянтин Петрович Попенко, Олександра Анатоліївна Загайнова, Владислав Ігорович Лесняк, Вікторія Віталіївна Варв'янська, Дмитро Дмитрович Германчук